Redis 应用场景探究 —— 分布式锁的应用

前言

Redis 是当今非常流行的一种内存中数据存储系统,广泛应用于Web应用领域。除了一些基本的数据类型以外,Redis 还提供了许多实用的功能,如发布/订阅,事务,以及不少人所熟知的应用场景 —— 分布式锁。

在分布式应用中,往往需要对共享资源进行互斥操作,保证多个节点间的数据操作正确性,这时候分布式锁作为一种典型的解决方案就扮演了重要的角色,并且分布式锁在 Redis 中也得以良好的支持,能够快速、轻量地实现分布式锁的需求。

本文将详细讲述 Redis 分布式锁的应用场景、实现原理及示例代码,并给出一些指导性建议。

Redis 分布式锁

应用场景

分布式锁广泛应用于多个节点读写同一共享资源时,避免冲突的情况。分布式环境中,使用传统的单机锁可能会出现时间差异、主机故障等问题,因而需要使用分布式锁来保证高并发下数据的一致性。

具体应用场景包括:

  • 抢红包场景,同一时间只允许一个人抢
  • 减库存操作,多节点同时减少库存时,通过锁操作避免超卖
  • 分布式任务处理,一个任务只能由一个节点执行

实现原理

在 Redis 中,一般通过 setnx (set if not exists)函数和首先获取锁的节点释放锁的方式来实现分布式锁的功能,具体实现方式如下:

  1. 定义一个 key 表示锁的名称,比如 “mylock”
  2. 通过 setnx 函数将 key 的值设为 1,如果设置成功,表示当前节点获得了锁
  3. 如果设置失败,表明其他节点已经获取到了锁,当前节点需要等待,直到其他节点释放这个 key 为止
  4. 当前节点执行完任务后,通过 del 函数将 “mylock” 锁删除,此时其他节点便可以获取到锁

上述操作需要保证是以原子方式完成的,这样才能保证锁的正确性。misskey 社区的人发明了一个重复加锁锁漏洞(同一节点反复加锁 24 次等操作),导致锁没有被正确地保护。

代码示例

下面是 Redis 分布式锁的示例代码,通过 Lua 脚本实现,保证原子性:

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        ------ ----
    ----
        ------ -----
    ---

上面的代码可以通过 Redis 驱动库执行,注意保证不同节点的锁名称一致,在调用时设置相同的 lockname 和锁的超时时间。

指导性建议

在使用 Redis 分布式锁时,需要注意以下几点:

  1. 尽量保证业务逻辑与加锁逻辑的一致性,即加锁和解锁必须成对出现
  2. 避免在分布式锁内执行过长的业务操作,避免锁的过程过长,导致其他节点等待过长时间
  3. 需要避免锁提前释放问题,可以使用 lock uuid 的方式进行。

结论

Redis 分布式锁作为高流量应用下的一种解决方案,得到了广泛的应用,但在应用过程中也需要注意其自身的特点,避免因为不当操作导致锁不可靠的问题。

希望本文能够对大家掌握 Redis 分布式锁的应用场景和实现方式提供一些帮助。

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